人工晶体学报

常梦琳, 樊星, 张微微, 姚金山, 潘睿, 李晨, 芦红

2022, 51(11): 1815-1822.

摘要 ( 120 )

PDF (9079KB) ( 100 )

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为了实现Ⅲ-V器件在硅基平台上单片集成,近年来Ⅲ-V半导体在硅衬底上的异质外延得到了广泛研究。由于Ⅲ-V半导体与Si之间大的晶格失配以及晶格结构不同,在Si上生长的Ⅲ-V半导体中存在较多的失配位错及反相畴,对器件性能造成严重影响。而Si(111)表面的双原子台阶可以避免Ⅲ-V异质外延过程中形成反相畴。本文利用分子束外延技术通过Al/AlAs作为中间层首次在Si(111)衬底上外延生长了GaAs(111)薄膜。通过一系列对比实验验证了Al/AlAs中间层的插入对GaAs薄膜质量的调控作用,并在此基础上通过低温-高温两步法优化了GaAs的生长条件。结果表明Al/AlAs插层可以为GaAs外延生长提供模板,并在一定程度上释放GaAs与Si之间的失配应力,从而使GaAs薄膜的晶体质量得到提高。以上工作为Ⅲ-V半导体在硅上的生长提供了新思路。

高性能Zn扩散掺镁LN晶体脊形波导器件的研究

陈中舆, 程静欣, 陈怀熹, 冯新凯, 张新彬, 梁万国

2022, 51(11): 1823-1829.

摘要 ( 124 )

PDF (3951KB) ( 48 )

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将铌酸锂(LiNbO₃, LN)晶体制作成波导型结构能够进一步提高器件的集成度,已经广泛应用于电光调制器、频率变换、声光调Q等光电器件中,在光纤通信、光电传感、激光雷达、航天航空等领域具有重要的应用前景。传统的Ti扩散法制作的LN波导在短波应用中抗光折变损伤能力差,退火质子交换法制作的LN波导只能支持TM模(横磁模)单偏振传输,应用领域受限。本文提出了一种新型Zn扩散法制作掺镁LN脊形波导的方法,通过建立波导的扩散模型和仿真,探索制备的工艺条件并进行测试,得到的LN波导最低传输损耗为0.86 dB/cm,光折变损伤阈值可达到184 kW/cm²,这将为高功率铌酸锂波导集成光电器件的研发提供一种较好的制备途径。

一种通过梯形PPMgLN波导倍频实现带宽可调谐光源的理论研究

陈家颖, 张新彬, 陈怀熹, 冯新凯, 程星, 马磊, 梁万国

2022, 51(11): 1830-1835.

摘要 ( 133 )

PDF (3209KB) ( 37 )

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本文设计了一种梯形的周期极化掺镁铌酸锂(PPMgLN)波导,并通过在传播方向上引入温度梯度来拓宽其倍频(SHG)过程的泵浦光源可接收带宽。通过有限差分的光束传输法,计算波导的有效折射率,并进行波导尺寸的设计。结果表明,通过改变梯形波导不同位置的温度,使其形成一个温度梯度,可拓宽泵浦光源的波长可接收带宽。本文所设计的PPMgLN波导最大泵浦光源可接收带宽为C波段,即1 530~1 565 nm,该波导可倍频C波段,得到输出波段带宽为765~782.5 nm,温度调谐范围为30~150 ℃。

基于Helmholtz共振腔的组合结构带隙特性研究

唐荣江, 陆滔琪, 潘朝远, 郑伟光, 庞毅

2022, 51(11): 1836-1844.

摘要 ( 105 )

PDF (8095KB) ( 31 )

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Helmholtz共振结构的声屏障在控制道路交通噪声方面具有潜在的应用前景。为有效提高特定频段的噪声控制,本文设计了一种主腔连接4个副腔的Helmholtz复合共振腔结构。首先,利用有限元法对共振腔模型进行计算分析,得出共振腔的禁带结构和声传播损耗曲线;其次,利用声-电类比法建立了Helmholtz共振腔的等效电路,并对带隙的产生机理进行分析;最后,讨论了结构参数对Helmholtz共振腔带隙的影响,并分析这些参数对第一带隙下限的影响机理。结果表明:声波在Helmholtz共振腔单元间同时存在相互作用和腔内谐振效应,能在晶格常数为60 mm的情况下获得范围为432.43~663.98 Hz的第一带隙,比单、双开口圆环带隙起始频率更低,且大部分频率范围的隔声量达到10 dB以上,最大隔声量超过90 dB,表现出良好的中频隔声特性;等效电路模型与有限元法的计算值的最大误差不超过10%且平均误差低于5%,建立的等效模型是合理的;结构参数对于带隙有较大影响,主要是通过影响共振腔内部气体的体积从而影响带隙。

双温区热扩散掺杂Fe²⁺∶ZnSe激光晶体的制备及激光输出性能

夏士兴, 周龙, 许聪, 魏磊, 丁宇, 张丰发

2022, 51(11): 1845-1850.

摘要 ( 137 )

PDF (3406KB) ( 67 )

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本文以CVD ZnSe晶片为基质材料,以FeSe粉末为掺杂物,采用双温区热扩散掺杂技术获得了尺寸为Ø22 mm×4 mm的Fe²⁺∶ZnSe激光晶体。通过二次离子质谱(SIMS)测试该晶体样品表面铁离子浓度为3.43×10¹⁸ cm^-3,并通过X射线光电子能谱(XPS)分析了晶体样品中铁元素的离子价态。采用UV/Vis/NIR分光光度计和傅里叶红外光谱仪测试了Fe²⁺∶ZnSe激光晶体的透过谱图。测试结果显示,在3.0 μm处出现了明显的Fe²⁺吸收峰,峰值透过率为5.5%。以波长为2.93 μm的Cr, Er∶YAG激光器为泵浦源,温度77 K时抽运尺寸10 mm×10 mm×4 mm的 Fe²⁺∶ZnSe晶体,获得了能量为191 mJ、中心波长4.04 μm的中红外激光输出,光光转换效率13.84%。

钆钪铝石榴石单晶缺陷的微观形貌与成因研究

王贝贝, 刘文鹏, 任浩, 张传成, 刘海莲, 邹勇, 丁守军

2022, 51(11): 1851-1857.

摘要 ( 103 )

PDF (12274KB) ( 70 )

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采用提拉法生长了2%Dy³⁺和1%Tb³⁺(原子数分数)共掺的钆钪铝石榴石激光晶体(Gd₃Sc₂Al₃O₁₂, GSAG)。研究了晶体(111)晶面的腐蚀缺陷形貌并对缺陷形成机理进行了解释,讨论了晶体缺陷的特征形貌与晶体结构之间的关系。表征并计算了晶体(111)晶面的维氏硬度和莫氏硬度,在0.2 kgf载荷和10 s保荷时间条件下,晶体(111)面的维氏硬度为1 267 kg/mm²,对应的莫氏硬度为7.3。研究结果对揭示混晶石榴石晶体中缺陷的成因和探索高品质晶体生长与加工工艺具有一定的参考价值。

Aurivillius结构Bi₂Mo_xW_1-xO₆铁电功能晶体的生长与性质表征

丁小南, 田相鑫, 赵鹏, 高泽亮, 刘敬权

2022, 51(11): 1858-1870.

摘要 ( 77 )

PDF (12777KB) ( 36 )

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本文采用固相反应法探索了Aurivillius结构Bi₂Mo_xW_1-xO₆体系的合成条件以及能够形成固溶体的成分范围,探索了Bi₂Mo_xW_1-xO₆晶体的助熔剂法生长体系,并对晶体的结构、变温介电性质和电阻率进行了测定和分析。Bi₂Mo_xW_1-xO₆体系中Mo的占比x可以在0~1的范围内连续变化,采用固相反应法可以在500~870 ℃范围内的不同温度合成纯的Bi₂Mo_xW_1-xO₆铁电相。采用Li₂B₄O₇-Bi₂O₃(摩尔比2∶1)作为助熔剂生长得到了厘米级Bi₂WO₆单畴晶体,厚度不小于2 mm,最大尺寸则达到了约40 mm。在n(Bi₂O₃)∶n(MoO₃)∶n(WO₃)∶n(Li₂B₄O₇)=1∶1∶1∶1(摩尔比)体系中生长得到了厚度约1 mm的Bi₂Mo_0.15W_0.85O₆厘米量级单畴晶体,结构解析表明Bi₂Mo_0.15W_0.85O₆属于正交晶系,Aba2(No.41)空间群。变温介电性质测试表明,Bi₂Mo_0.15W_0.85O₆晶体的介电常数ε₃₃由Bi₂WO₆晶体的70提高到了102,介电弛豫现象发生的温度由Bi₂WO₆晶体的430 ℃降到了330 ℃附近。变温电阻率测试表明,Bi₂WO₆与Bi₂Mo_0.15W_0.85O₆晶体的电阻率均随温度升高而降低,在100 ℃以下,Bi₂WO₆的电阻率高于Bi₂Mo_0.15W_0.85O₆晶体,且随温度升高,二者电阻率的差距在逐渐缩小。

溅射羽辉与基底夹角对掺氧二硫化钼薄膜光学性质的影响

赵子楠, 武金涛, 梁智健, 朱亚彬, 刘歌, 陈云琳

2022, 51(11): 1871-1877.

摘要 ( 84 )

PDF (5907KB) ( 28 )

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二硫化钼(MoS₂)在环境中的热稳定性和化学稳定性好,迁移率相对较高,已应用于气体传感器、光电探测器和场效应管等器件的研制。采用氧气辅助技术生长的氧掺杂MoS₂(MoS_2-xO_x)不仅可以调控MoS₂单晶尺寸,还能提高MoS₂单晶光致发光强度。本文采用射频反应磁控溅射技术、自然环境中氧化和热退火工艺,改变溅射羽辉与玻璃基底夹角来制备MoS_2-xO_x薄膜并研究其光学性质。采用X射线光电子能谱分析了样品的元素和价态;扫描电子显微镜观测的结果表明,溅射羽辉与基底成45°(θ=45°)时表面形貌为最优;紫外-可见分光光度计的测试结果表明,随着厚度和氧含量的增加,MoS_2-xO_x薄膜的光学带隙减小;采用COMSOL Multiphysics软件模拟了MoS_2-xO_x薄膜光学透过率,理论和实验结果相吻合。本文的研究结果将为MoS_2-xO_x薄膜在光学领域的应用提供科学参考。

机械磨抛对CdZnTe薄膜阻变特性的影响

孔帅, 吴敏, 聂凡, 曾冬梅

2022, 51(11): 1878-1883.

摘要 ( 83 )

PDF (3363KB) ( 46 )

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采用磁控溅射法在ITO玻璃上制备了CdZnTe薄膜,探究机械磨抛对CdZnTe薄膜阻变特性的影响。通过对XRD图谱、Raman光谱、AFM显微照片等实验结果分析阐明了机械磨抛影响CdZnTe薄膜阻变特性的物理机制。研究结果表明,磁控溅射制备的薄膜为闪锌矿结构,F43m空间群。机械磨抛提高了CdZnTe薄膜的结晶质量;CdZnTe薄膜粗糙度(Ra)由磨抛前的3.42 nm下降至磨抛后的1.73 nm;磨抛后CdZnTe薄膜透过率和162 cm^-1处的类CdTe声子峰振动峰增强;CdZnTe薄膜的阻变开关比由磨抛前的1.2增加到磨抛后的4.9。机械磨抛提高CdZnTe薄膜质量及阻变特性的原因可能是CdZnTe薄膜在磨抛过程中发生了再结晶。

Janus型二维磁电材料CrXX’(X/X’=S,Se,Te)第一性原理研究

薛雅文, 彭凌霄, 舒阳, 李峰

2022, 51(11): 1884-1894.

摘要 ( 94 )

PDF (13328KB) ( 59 )

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自石墨烯被发现以来,各种具有新奇特性的二维材料受到了越来越多的关注。Janus型二维材料具有不对称的表面特性,这种特殊的结构往往具有独特的电学、磁学与光学性质,使其成为近年来材料科学领域研究的热点。本文搭建了Janus型结构CrXX’(X/X’=S,Se,Te)(CrSSe, CrSTe, CrSeTe),研究了体系的电学、磁学、光学性质,并探究了双轴应变对其电学、磁学、光学性质的影响。结果表明,CrSSe、CrSTe与CrSeTe均呈现金属性,都是电子的优良导体,三种体系的电子结构对外加应变具有很好的鲁棒性。CrXX’(X/X’=S,Se,Te)具有本征铁磁性,并且通过施加双轴应变可对其磁矩进行调控。此外,三种体系均具有较高的居里温度,特别是CrSTe的居里温度可达310 K。CrXX’(X/X’=S,Se,Te)还具有优异的可见光与紫外光吸收性能,应变可对其光吸收系数进行调控,并且压应变与拉应变可分别使其吸收谱线向短波与长波方向移动。本文的工作为进一步研究二维Janus单层CrXX’(X/X’=S,Se,Te)在新型室温自旋电子器件领域的应用提供了理论支持。

六方Fe₂Ge合金块体及其(001)表面电子结构和磁性的第一性原理

陈聪, 岑伟富, 熊启杭, 吕林, 姚冰, 杨吟野

2022, 51(11): 1895-1902.

摘要 ( 77 )

PDF (8164KB) ( 24 )

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采用基于密度泛函理论第一性原理的赝势平面波方法,计算了块体Fe₂Ge及其(001)表面的电子结构和磁性。考虑了两种类型的终端(001)表面:Ge(Ⅰ)-(001)表面和Ge(Ⅱ)-(001)表面。电子结构方面,不同类型的Fe₂Ge(001)表面都表现出金属特性,这与块体的金属性保持一致。通过计算它们的自旋极化率,得出Ge(Ⅰ)-(001)表面的自旋极化程度最高。磁性方面,在块体和Ge(Ⅱ)-(001)表面的Ge原子是铁磁自旋有序的,而在Ge(Ⅰ)-(001)表面第一层的Ge原子是亚铁磁自旋有序的。此外,Ge(Ⅱ)-(001)表面Ge原子的自旋磁矩优于块体中和Ge(Ⅰ)-(001)表面Ge原子的自旋磁矩。这些结果与Fe的d态和Ge的p态电子的杂化有关,本文中通过分析它们的态密度进行了讨论。

基于抛光基材的热蒸镀铜箔生长高平整单层石墨烯薄膜

谢颖, 韩磊, 张志坤, 汪伟, 刘兆平

2022, 51(11): 1903-1910.

摘要 ( 77 )

PDF (13547KB) ( 33 )

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在石墨烯的化学气相沉积工艺中,铜箔是决定石墨烯薄膜质量的重要因素。传统铜箔由于制备工艺的限制,存在大量的缺陷,导致石墨烯薄膜的成核密度较高。本工作选用抛光铝板、抛光不锈钢板、微晶玻璃和SiO₂/Si作为基材,用热蒸镀法制备了不同粗糙度的铜箔,并详细讨论了以该系列铜箔生长高平整度石墨烯薄膜的条件及铜箔对石墨烯薄膜品质的影响。实验结果表明,铜箔以(111)取向为主,与基材分离后,表面具有纳米级平整度。在生长石墨烯后,从SiO₂/Si剥离的铜箔成核密度是4种基材中最小的。同时,从SiO₂/Si剥离的铜箔晶体结构变化最不明显,具有良好的结晶性,表面几乎不存在铜晶界缺陷。当压强为3 000 Pa,氢气和甲烷流速分别为300 mL/min和0.5 mL/min时,可以获得约1 mm横向尺寸的石墨烯单晶晶畴。

用艾奇逊炉在不同温度提纯碳纳米管

陈隆波, 王月雷, 钟良伟, 郭纪林, 曾志鹏, 曾效舒

2022, 51(11): 1911-1920.

摘要 ( 93 )

PDF (8359KB) ( 29 )

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利用艾奇逊炉分别在3 000 ℃和2 800 ℃下进行碳纳米管的提纯实验。利用ICP、EDS、TGA检测了提纯碳纳米管的主要催化金属含量、灼烧残余物含量;用四探针薄膜电阻仪检测其电阻率;利用SEM、XRD、FT-IR研究了不同温度提纯碳纳米管的组织结构变化和表面特点。研究结果表明,艾奇逊炉在不同温度下提纯的碳纳米管都可以有效降低碳纳米管粉体中的催化金属含量和灼烧残余物含量,满足动力电池导电剂要求。与原生碳纳米管比较,3 000 ℃提纯的碳纳米管的电阻率显著下降,石墨晶化程度提高;而2 800 ℃提纯的碳纳米管的电阻率略有提高,石墨晶化程度变化不大,表面官能团数量减少。

Sr₇Sb₂O₁₂∶Dy³⁺荧光粉的制备及其发光性能

李浩来, 杨伟斌, 林易展, 凌爽, 熊飞兵

2022, 51(11): 1921-1928.

摘要 ( 79 )

PDF (8420KB) ( 26 )

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采用高温固相法制备了一系列新型Sr_7-xSb₂O₁₂∶xDy³⁺(x=0~0.35)(摩尔分数)荧光粉,并研究了Sr_7-xSb₂O₁₂∶xDy³⁺的物相结构、发光性能、热稳定性以及荧光寿命。在350 nm光激发下,Sr_7-xSb₂O₁₂∶xDy³⁺可以检测到中心波长在482 nm处的蓝光发射带和中心波长在576 nm处的黄光发射带,当x=0.056时,Dy³⁺浓度猝灭,Sr_6.944Sb₂O₁₂∶0.056Dy³⁺ CIE色坐标为(0.340 8,0.349 3),猝灭机理归因于电偶极-电偶极相互作用。当x=0.14时,该荧光粉可以发出色坐标为(0.310 9,0.314 0)的白光。此外,Sr_7-xSb₂O₁₂∶xDy³⁺在453 K的发光强度大约为室温下发光强度的83.3%,表现出良好的热稳定性。综合以上研究结果表明,Sr_7-xSb₂O₁₂∶xDy³⁺有望用于紫外光激发的白光发光二极管器件中。

n型IBC太阳电池选择性发射极工艺研究

高嘉庆, 郭永刚, 屈小勇, 吴翔, 张天杰, 张博, 刘洪东

2022, 51(11): 1929-1935.

摘要 ( 113 )

PDF (2886KB) ( 59 )

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为提升n型叉指背接触(IBC)太阳电池的光电转换效率,采用丝网印刷硼浆和高温扩散的方式形成选择性发射极结构,研究了硼扩散和硼浆印刷工艺对电池发射极钝化性能和接触性能的影响。实验结果表明,在硼扩散沉积时间和退火时间一定的条件下,硼扩散通源(BBr₃)流量为100 mL/min,沉积温度为830 ℃,退火温度为920 ℃时,发射极轻掺杂(p⁺)区域的隐开路电压达到710 mV,暗饱和电流密度为12.2 fA/cm²。发射极局部印刷硼浆湿重为220 mg时,经过高温硼扩散退火,重掺杂(p⁺⁺)区域的隐开路电压保持在683 mV左右,该区域方块电阻仅46 Ω/□,金属接触电阻为2.3 mΩ·cm². 采用该工艺方案制备的IBC电池最高光电转换效率达到24.40%,平均光电转换效率达到24.32%,相比现有IBC电池转换效率提升了0.28个百分点。

碳电极钙钛矿太阳能电池光吸收层厚度对光伏性能的影响研究

楚树勇, 张正国, 刘海

2022, 51(11): 1936-1943.

摘要 ( 130 )

PDF (9084KB) ( 53 )

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本文使用两步法,通过控制PbI₂(DMSO)溶液的浓度制备了不同厚度的有机-无机杂化钙钛矿(MAPbI₃)光吸收层薄膜,并组装了大面积基于碳电极且无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池。对不同厚度MAPbI₃光吸收层薄膜的晶相、光吸收性质、表面形貌、元素组成进行分析,并进一步测试了基于MAPbI₃薄膜制备的钙钛矿太阳能电池的光伏性能。结果表明,MAPbI₃光吸收层薄膜厚度与PbI₂(DMSO)浓度呈正相关关系,浓度为1.3 mol/L的PbI₂溶液制备的MAPbI₃薄膜厚度约为350 nm,具有较好的结晶度和光吸收强度,且薄膜表面致密平整,无明显缺陷,基于350 nm MAPbI₃光吸收层的钙钛矿太阳能电池获得了8.48%的光电转换效率。

基于2,5-二溴对苯二甲酸配体的锌/钴配合物合成、晶体结构及性质

黄瑞琴, 王胜, 刘峥, 唐群, 魏润芝

2022, 51(11): 1944-1951.

摘要 ( 93 )

PDF (4764KB) ( 50 )

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将有机物2,5-二溴对苯二甲酸(H₂L₁)和2,2′-联吡啶(L₂)作为双配体,使用溶剂热法和七水合硫酸锌(ZnSO₄·7H₂O)、六水合硝酸钴(Co(NO₃)₂·6H₂O)分别反应,得到配合物[Zn(L₁)(L₂)(H₂O)]_n(1)和配合物[Co(L₁)(L₂)(H₂O)]_n(2)。采用单晶X射线衍射、元素分析、红外光谱、紫外光谱、荧光光谱、热重分析等测试方法对这两种物质进行分析研究。单晶测试结果表明配合物1是单斜晶系,以Zn²⁺配位连接L^2-₁与L₂形成一维链状结构,各条链在分子间氢键和π…π共轭作用下有规律地堆叠形成三维网络结构。配合物2是三斜晶系,Co1离子和Co1ⁱ离子由H₂L₁上的羧酸氧原子O4和O4ⁱ连接,形成双齿螯合的配位结构单元,以Co²⁺配位连接 L^2-₁和L₂形成二维网格结构,各层在O—H…O分子间氢键和范德瓦耳斯力作用下有规律的堆叠形成三维网络结构。配合物1和2均含有芳香杂环、羧基杂环和氮杂环,具有良好的荧光性质和热稳定性,最大发射波长分别为345 nm和333 nm。

基于混合配体的镍(Ⅱ)配合物的晶体结构、荧光性质和磁性研究

李波, 沈红, 王霏宇, 毛逢银, 李勇辉

2022, 51(11): 1952-1957.

摘要 ( 78 )

PDF (3885KB) ( 33 )

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室温下,以对氯苯乙酸(PCPA)、1,10-邻菲啰啉(phen)和六水合硫酸镍为原料,通过溶剂挥发法合成了镍配合物[Ni(PCPA)₂(phen)H₂O],并用X射线单晶衍射测定了该金属有机配合物的晶体结构。结果显示,配合物属于单斜晶系,P2₁/n空间群,每个不对称单元由一个镍(Ⅱ)离子、两个对氯苯乙酸配体和一个1,10-邻菲啰啉配体组成。荧光光谱分析结果表明,配合物的激发峰和发射峰分别在336 nm和393 nm;热稳定性分析表明,配合物在室温下稳定;磁性测量表明,配合物存在反铁磁相互作用。

纳米-p-CuO/n-T-ZnOw复合催化剂的合成及其光催化性能研究

刘红, 刘花蓉, 范希梅

2022, 51(11): 1958-1966.

摘要 ( 84 )

PDF (7387KB) ( 23 )

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本文采用化学沉积法制备了纳米-p-CuO/n-T-ZnOw复合催化剂,讨论了合成体系中聚乙二醇-600(PEG-600)浓度对样品的物相、微观形貌以及光催化活性等的影响。研究结果表明:在合成体系中PEG-600对CuO纳米颗粒沉积在T-ZnOw表面起着重要的作用,随着PEG-600浓度的增加,T-ZnOw表面沉积的CuO纳米颗粒越密集;在紫外光照条件下,合成的样品对亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO)的光催化降解率均明显高于单一T-ZnOw,p型CuO纳米颗粒沉积在n型T-ZnOw表面可以促使光生电子-空穴对发生分离,有效提高T-ZnOw的光催化活性;其中合成体系中PEG-600浓度为0.6 mol/L时制得的样品光催化活性最高。该研究可为简便低成本制备高性能纳米-p-CuO/n-T-ZnOw复合半导体催化剂提供参考。

新型BT-BMT-xBNT无铅高储能密度陶瓷研究

雷磊, 吴健, 董子晗, 卢林, 李旭, 王良, 万昊

2022, 51(11): 1967-1972.

摘要 ( 67 )

PDF (3561KB) ( 22 )

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本文采用传统固相反应法,成功制备了新型无铅弛豫铁电陶瓷(1-x)[0.9BaTiO₃-0.1Bi(Mg_0.25Ta_0.5)O₃]-xBi_0.5Na_0.5TiO₃。结果表明,较高居里温度的Bi_0.5Na_0.5TiO₃的引入,使得材料体系中建立了更多的以Bi—O耦合为主的极性纳米区域,弥补了因Bi(Mg_0.25Ta_0.5)O₃的加入导致的宏观极化强度的减少,提高了材料的饱和极化强度,实现了较高储能密度的同时具有更好的温度稳定性。在245 kV/cm电场强度下,x=0.2样品的储能密度约为4.01 J/cm³,储能效率约为84.86%,同时该组分在20~170 ℃储能密度的变化率小于5%,储能效率的变化率小于6%,表现出优异的温度稳定性。

碳化硅单晶位错研究进展

张家鑫, 彭燕, 陈秀芳, 谢雪健, 杨祥龙, 胡小波, 徐现刚

2022, 51(11): 1973-1982.

摘要 ( 369 )

PDF (9200KB) ( 640 )

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SiC作为代表性的第三代半导体材料,具有优异的物理化学性能。随着材料及应用的发展,SiC衬底在航天电源、电动汽车、智能电网、轨道交通、工业电机等领域的应用日益重要。相比第一代半导体材料如Si和第二代半导体材料如GaAs而言,SiC衬底质量还有很大的改善空间,是现阶段研发和产业的热点。其中SiC单晶缺陷,特别是一维位错缺陷的检测和降低,是近10年内重要的研究内容。本文重点对SiC中位错的形成原因、位错检测技术、位错密度降低方法及近年来SiC单晶中位错的优化水平进行总结归纳,并提出了SiC需要继续突破和发展的方向。

多孔硅制备研究进展及其在锂离子电池方面的应用

许琳琳, 于海英, 张永锋

2022, 51(11): 1983-1993.

摘要 ( 105 )

PDF (21612KB) ( 52 )

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多孔硅具有比表面积大、发光性能良好等特点,目前对于多孔硅的研究已经涉及到生物与化学传感器、药物递送、光催化、能源等领域。多孔硅中的孔隙可有效缓解硅在锂化时的体积膨胀,缩短锂离子从电解液向硅本体扩散的距离,促进高电流密度下的充放电过程。因此,多孔硅在储能领域得到了广泛研究与发展。但是一些挑战仍然存在,如制备成本、刻蚀机理、多孔结构的调控、多孔硅的电化学性能等还不能满足商业化应用的要求。本文对目前国内外多孔硅制备方法的研究进行了综述,并详细介绍了多孔硅在锂离子电池领域的应用。最后,对多孔硅材料在储能领域的发展进行了展望。

“中国晶体珍宝”——KTP 晶体

2022, 51(11): 1994-1995.

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